地源热泵与其他空调系统的比较.docx

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地源热泵与其他空调系统的比较

水源热泵与其他空调系统的比较

一、几种空调方式运行原理及特点

1、溴化锂吸收式冷热水机组

溴化锂吸收式冷热水机组是以溴化锂为吸收剂，以水为制冷剂，通过水在低压下蒸发吸热而进行制冷的。

常见的溴化锂吸收式制冷机有：

单效、双效和直燃式三种。

单效溴化锂吸收式制冷机的主要部件有发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器以及热交换器、屏蔽泵等。

双效吸收式制冷机有高压和低压两个发生器，其他则基本上和单效溴化锂吸收式制冷机组一样。

直燃式冷热水机组实际上是双效吸收式制冷机的另一种形式，其高压发生器的热源不是用高压蒸汽而是用燃气直接燃烧加热，高压发生器实际上是一个火管锅炉，用燃气直接加热溴化锂稀溶液，而产生的冷剂蒸汽作为低压发生器的热源用。

溴化锂吸收式冷热水机组特点：

（1）制冷剂为水，而水是在高真空的情况下蒸发，其真空度是靠溴化锂溶液不断吸收蒸发的水分而保持的。

（2）冷水温度必须高于零度，为了运行的安全，冷水出口温度不宜低于3～5℃。

发生器通过加热溴化锂稀溶液，使该溶液得到浓缩后又回到吸收器使用，故溴化锂吸收式制冷必须具备热源。

一般宜用在有廉价的燃料、热源和废热的场合。

（3）冷却水用量比压缩式制冷机大。

（4）除冷剂和溶液循环泵外，基本上无运转部件，所以运行平稳，振动和噪声小。

（5）设备体积大，耗用金属多，故设备价格偏高，设备的工艺要求极严，维护保养要求较高。

（6）溴化锂溶液对于金属，特别是黑色金属，在接触空气的情况下具有强烈的腐蚀性，故一定要保证设备的良好密封性能，并对腐蚀问题给予特别的重视，一般在溴化锂溶液中添加铬酸锂和氢氧化锂作为缓蚀剂。

（7）溴化锂吸收式空调主机寿命较短，约为10年。

（8）溴化锂吸收式空调系统需设空调机房，且其面积较大；冷却塔占用屋面面积，油罐占地。

（9）有水资源消耗，约为冷却水循环水量的2%～5%。

（10）驱动能源为油或气，有燃烧污染，有一定噪音。

2、空气源热泵（风冷热泵）机组

空气源热泵也就是利用空气作冷热源的热泵，在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。

空气源热泵根据末端介质的不同分为空气—空气热泵和空气—水热泵。

在空气—空气热泵系统中，热源（制冷运行时为冷却介质）和供热（冷）的介质均为空气，可通过电机驱动和手动操作的换向阀来进行内部切换，以使被空调房间获得热量或冷量。

在该系统中，一个换热盘管作为蒸发器，而另一个作为冷凝器。

在制热循环时，被调的空气流过冷凝器，而室外空气流过蒸发器。

工质换向则成了制冷循环，被调的空气流过蒸发器而室外空气流过冷凝器。

空气—水热泵系统与空气—空气热泵的区别在于：

室内侧采用水作为传热介质。

冬季按制热循环运行，供热水为空调系统采暖；夏季按制冷循环运行，供冷水为空调系统供冷。

制热与制冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向实现。

空气源热泵特点：

（1）无需设置冷冻站，但要占用建筑物屋顶面积；

（2）空气源热泵主机寿命较长；

（3）没有水资源消耗；

（4）驱动能源为电能，能将系统较低，约为2.5～3.2；

（5）无燃烧污染，有一定噪音。

（6）在夏季高温和冬季寒冷天气时空气源热泵的效率大大降低，冬季运行工况，其制热量随室外空气温度降低而减少，因此当室外空气温度较低时，空气源热泵运行条件恶劣，稳定性差，则需要用电或其他辅助热源对空气进行加热；夏季运行工况，其制冷量随室外空气温度升高而降低。

同样可能导致系统不能正常工作。

（7）在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，特别是在寒冷地区和高湿度地区运行，蒸发器的结霜很严重，为了保证机组正常运行，则需要定期除霜，而除霜也需要消耗大量的能量。

3、水源热泵机组

水源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低位热能向高位热能转移。

地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。

通常水源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到4KW以上的热量或冷量。

水源热泵根据对低温热源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。

闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套客管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或地表水域中，通过与土壤或地表水域水换热来实现能量转移。

（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。

开式系统是指从地下或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。

在实际应用中，一般按照低温热源的类型和应用方式将水源热泵系统分为以下四类：

（1）地下水热泵系统

也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。

通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。

（2）地表水热泵系统

通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。

（3）水平埋管水源热泵系统

通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在水平埋于土壤内部的封闭环路（土壤换热器）中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。

（4）垂直埋管水源热泵系统

通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在垂直埋于土壤内部的封闭环路（土壤换热器）中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。

水源热泵系统的特点：

（1）属可再生能源利用技术。

地球表面水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。

水源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，为人们提供供暖空调，当之无愧的成为可再生能源一种形式。

（2）　没有水资源消耗。

水源水经过热泵机组后，只是交换了热量，水质几乎没有发生变化，经回灌至地层或重新排入地表水体后，不会造成对于原有水源的污染。

可以说水源热泵是一种清洁能源方式。

（3）不占用建筑物屋顶面积，水井占地，可做地下泵房。

（4）水源热泵主机寿命长；可达25年。

（5）驱动能源为电能，能效系数高，约为4.6～6.8，则水源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出50%以上。

（6）没有冷却塔，不需要小型锅炉，既不产生象冷却塔常见的“军团菌”等污染物，也没有大量粉尘及有害气体等矿物能源燃烧污染物。

水源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。

（7）地球表面或浅层水源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

（8）一机多用，应用范围广。

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

（9）机组紧凑、节省空间；维护费用低；自动控制程度高，可无人值守。

（10）水源热泵系统不受室外气候条件变化的影响，广泛应用于全国各地区，克服了风冷热泵的局限性。

（11）水源热泵的应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上水源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

4、水冷机组＋燃油（燃气、燃煤）锅炉

此空调方案需设两套系统，夏季制冷，利用水冷机组作为冷源，制取冷冻水供空调末端使用，其冷却水由冷却塔冷却以满足水冷机组的运行；冬季制热，利用燃油（燃气、燃煤）锅炉作为热源以满足用户采暖和要求。

水冷机组＋燃油（燃气、燃煤）锅炉空调系统特点：

（1）冬、夏季冷热源分设，两套系统运行、维护管理复杂。

（2）需设冷冻站及锅炉房，冷却塔占用屋面面积，且油罐占地。

（3）水冷机组寿命较长，约为15年；燃油（燃气、燃煤）锅炉寿命较短，约为10年。

（4）有水资源消耗，约为冷却水循环水量2%。

（5）驱动能源，冬天：

燃油（燃气）；夏天：

电能。

（6）燃油（燃气、燃煤）锅炉有燃烧污染，在同样供热量的情况下，燃油（燃气）锅炉对环境产生污染物比水源热泵空调系统约高4倍左右。

燃煤锅炉对环境产生污染物比水源热泵空调系统约高5倍左右。

（7）水冷机组附属设备冷却塔有一定噪音，且会产生“军团菌”等污染物。

二、热泵与其他采暖、空调系统初投资及运行费用比较

几种采暖及空调系统机房投资比较表

　　　　　系统

内容

燃油

锅炉

燃气

锅炉

冷水机组

风冷热泵

直燃式冷热水机组

（燃油）

集中式水源热泵机组

蓄能型水源热泵系统

主机

功能

冬季

供热

冬季

供热

夏季制冷

夏季制冷

（冬季制热）

夏季制冷

（冬季供热）

夏季制冷

（冬季供热）

冬季供热

夏季制冷

热水供应

可以

可以

可以

系统装机容量（kw）

2000

2000

2800

2800（2000）

2800（2000）

2800（2000）

2800（2000）

主机

容量与台数

0.28Mw

0.28Mw

3×1000kw

3×1000kw

3×1000kw

3×1000kw

2×1000kw

同时每天有5120kwh的蓄能量

价格（万元）

34

39

3×60

3×140

3×118

3×92

2×92

蓄能系统（万元）

24

机房辅助设备及安装

（万元）

75

75

158

50

110

166

188

机房部分总投资（万元）

109

114

338

470

464

352

396

室内风机盘管（万元）

98

新风系统（万元）

48

其他附材及安装（万元）

100

室内末端系统总投资（万元）

246

注：

1.表中未包括电力增容费用2.燃气锅炉费用中未包括燃气配套费。

几种空调系统投资综和比较表

燃油锅炉+

冷水机组

燃气锅炉+

冷水机组

风冷热泵

直燃式冷热水机组

（燃油）

集中式

水源热泵机组

蓄能型

水源热泵系统

功能

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

室内末端投资

246

机房部分投资

109+338

114+338

470

464

352

396

总投资

693

698

716

710

598

642

几种空调系统运行费分析计算表

燃油锅炉+

冷水机组

燃气锅炉+

冷水机组

风冷热泵

直燃式冷热水机组

（燃油）

集中式水源热泵

机组

蓄能型水源热泵系统

功能

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

冬季供热

夏季制冷

运行时间

冬季

11.1~4.1总计150天

夏季

5.15~9.15总计120天

总能耗（KWh/a）

冬季

1900000

夏季

2408000

1793600

燃料

种类

冬季

柴油

天燃气

电

柴油

电

电

夏季

电

电

电

燃油

电

电

燃料发热量

冬季

41000KJ/kg

36000KJ/Nm3

41000KJ/kg

夏季

3600J/KWh

系统效率或机

组性能系数

冬季

0.78

2.5

0.78

3.8

3.8

夏季

3.1

2.7

0.82

4.9

4.9

燃料单价

冬季

3.6元/kg

1.9元/Nm3

0.70元/KWh

2.9元/kg

0.70元/KWh

0.55元/KWh

夏季

0.70元/KWh

峰、谷、平电电价分别为0.85、0.55、0.19元/KWh

燃料消耗费用（万元）

冬季

76.99

46.32

53.2

76.99

35.1

27.60

夏季

54.38

62.43

97.58

27.12

22.36

水泵运行费

（万元）

冬季

5.5

9.8

9.8

夏季

11.3

15.3

13.2

合计（万元）

冬季

82.49

51.82

58.7

82.49

44.9

37.4

夏季

65.68

73.73

108.88

42.42

35.56

总计（万元）

148.17

117.5

132.43

191.37

87.32

72.96

注：

1．运行费用采用满负荷当量法进行计算，其满负荷当量数参考建筑物类型为高级酒店。

三、主要用户实例

序号

用户名称

用途

型号、台数

1

绿色奥运科技示范楼（北京天普）

空调、取暖、生活热水

GWHP400、WRB470

WRB160各一台

2

北京延庆监狱

空调、取暖

WRBR950、一台

GWHP600一台

3

朝阳水产科技园

空调、取暖

GWHP300GWHP200

WRBR350各一台

4

4291卫星监测站

空调、取暖

WRBR800二台

5

解放军4345工程

空调、取暖

WRB800三台

GWHP600一台

6

中国科学院研究生院宿舍

空调、取暖、生活热水

WRB950、二台

GWHP200、一台

7

北京科学出版社

取暖

GWHP600、二台

8

中国科学院外国专家公寓

空调、取暖、生活热水

GWHP400、一台

WRB470、一台

9

北京市财贸干部管理学院

空调、取暖、生活热水

WRB950、一台

WRB310、一台

10

广渠门小区

取暖

GWHP600、二台

11

北京市丰台区大葆台西汉墓

空调、取暖

WRB310、一台

12

北京市清河水管站

空调、取暖

WRB470、一台

13

北京市白盆窑

空调、取暖、生活热水

WRBR250、一台

WRBR350、一台

14

广东省博罗县垃圾厂

空调、生活热水

WRB470、一台

15

广东省珠海农业科学院

空调、生活热水

WRBR220、一台

16

广州市科凌大厦

空调、生活热水

WRB470、一台

17

河北省抚宁地税局

空调、取暖

WRB310、一台

18

广东肇庆皇朝大酒店

生活热水

WRB950、一台

19

北京朝阳区农业机械服务中心

空调、取暖

WRBR580、一台

20

西藏军区日喀则边防营

取暖

GWHP400、一台

21

北京森根国际酒店

空调、取暖

WRBR1200、二台

22

北京大兴益康药店

空调、取暖

WRBR470二台

23

北京大兴帝园商城

空调、取暖

WRBR700二台

24

新乡新新家园别墅小区

空调、取暖

WRBR1500、六台

江苏中科能凯夫空调有限公司